Khởi động mềm là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Khởi động mềm là một thiết bị được ưa chuộng và sử dụng thịnh hành cho các ngành công nghiệp trong thời đại phát triển hiện nay. Tuy nhiên, khởi động mềm cũng có những ưu và nhược điểm riêng. Để hiểu rõ hơn về khái niệm, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của chúng, chúng ta cùng tìm hiểu để rõ hơn.

Khởi động mềm là gì?

Khởi động mềm (Soft starter) là một thiết bị điều khiển được sử dụng để giảm dòng khởi động và giúp điều chỉnh quá trình khởi động của động cơ điện một cách hiệu quả. Softstarter thường được sử dụng để khởi động các động cơ điện có công suất vừa và lớn. Thay vì khởi động ngay lập tức với một dòng điện cao, khởi động mềm sẽ giảm dần công suất điện áp và dòng điện đầu vào cho đến khi động cơ hoạt động ở điều kiện đầy đủ.

Cấu tạo, nguyên lý làm việc của Soft starter (Khởi động mềm)

Cấu tạo:

  • Bộ phận điều khiển (có thể có màn hình và bàn phím hoặc điều khiển bằng vít/ vặn biến trở).
  • Thyristor hoặc SCR (Silicon control rectifier) được sử dụng để điều khiển và đóng ngắt dòng điện.
  • Hệ thống tản nhiệt và quạt làm mát.
  • Contactor Bypass (có thể tích hợp sẵn trong khởi động mềm hoặc không tùy theo từng loại).
  • Vỏ bảo vệ sẽ có chất liệu tuỳ thuộc vào các tiêu chuẩn bảo vệ do môi trường sử dụng.
  • Bộ phận điều khiển: Điều khiển số hoặc cơ khí, các đầu ra chức năng rơ le báo trạng thái, điều khiển bảo vệ chống quá nhiệt, quá tải, các kết nối truyền thông Modbus, Profibus, điều khiển thời gian khởi động bằng biến trở hoặc màn hình.

Nguyên lý làm việc của Khởi động mềm:

Khởi động mềm có cấu tạo bởi 3 cặp thyristor (SCR) được kết hợp song song và ngược nhau. Khi không có điện, thyristor ngăn không cho dòng điện chạy qua. Khi ở trạng thái mở, thyristor mở dần góc kích (góc mở của các van bán dẫn) để cho phép dòng điện chạy qua từ từ. Điều này giúp động cơ khởi động và tăng tốc lên một cách nhẹ nhàng. Điện áp được điều khiển bằng cách điều chỉnh góc mở của van.

Khi van mở hoàn toàn, điện áp sẽ đạt đến giá trị điện áp định mức và lúc đó động cơ sẽ đạt được tốc độ tối đa cho phép. Vì mô-men động cơ tỉ lệ với bình phương điện áp và dòng điện, nên mô-men gia tốc và dòng điện khởi động được hạn chế thông qua việc điều chỉnh trị số hiệu dụng của điện áp. Khi động cơ đạt đến tốc độ định mức, contactor bypass trong khởi động mềm sẽ đóng lại, hệ thống tự động bypass qua điện lưới mà không cần qua bộ thyristor.

Công dụng của khởi động mềm

  • Một trong những ưu điểm của khởi động mềm là khả năng điều chỉnh mô men chính xác cho ứng dụng, bất kể có tải hay không.
  • Khởi động mềm có các chức năng bảo vệ như bảo vệ quá dòng, bảo vệ quá tải và bảo vệ quá nhiệt, nhằm đảm bảo an toàn hoạt động của động cơ và hệ thống liên quan. Chúng cũng giúp tăng tuổi thọ của động cơ và giảm tiếng ồn/ giảm rung trong quá trình khởi động.
  • Chức năng dừng mềm của khởi động mềm thật sự hữu ích, đặc biệt khi dừng bơm hoặc băng tải vận chuyển vật liệu dễ vỡ.
  • Các ứng dụng thực tế của khởi động mềm bao gồm động cơ điện cho chuyên chở vật liệu, bơm, động cơ vận hành không tải lâu dài, động cơ có bộ chuyển đổi (như hộp số, băng tải) và động cơ có trọng lượng quán tính lớn (như quạt, máy nén, bơm, băng truyền, thang máy, máy nghiền, máy ép, máy khuấy, máy dệt...)

Ưu, nhược điểm của khởi động mềm

Ưu điểm của khởi động mềm (Soft starter):

  • Giảm tác động khởi động: Khởi động mềm giúp giảm các tác động mạnh và đột ngột lên động cơ khi khởi động. Điều này làm giảm sự hao mòn của bộ phận cơ học trong động cơ, giúp tăng tuổi thọ của thiết bị hiệu quả.
  • Kiểm soát mô men: Khởi động mềm cho phép điều chỉnh mô men đầu tiên và mô men định mức của động cơ. Bên cạnh đó còn giúp ứng dụng có thể điều chỉnh mô men theo nhu cầu cụ thể, đặc biệt là trong các ứng dụng như bơm và máy ép.
  • Tiết kiệm năng lượng: Khởi động mềm giúp giảm dòng khởi đầu bằng cách giảm điện áp đầu vào từ mức đầy cho đến mức hoạt động định mức. Điều này giúp giảm tổn thất năng lượng và tiết kiệm điện hữu hiệu.
  • Bảo vệ thiết bị: Khởi động mềm giúp giảm ảnh hưởng của quá dòng và quá tải đối với động cơ và thiết bị điện khác. Điều này hỗ trợ việc bảo vệ và nâng cao tuổi thọ của các thiết bị trong hệ thống.

Nhược điểm của khởi động mềm (Soft starter):

  • Chi phí cao: Khởi động mềm thường có giá thành cao hơn so với các phương pháp khởi động truyền thống.
  • Hạn chế mô men đầu ra: Khởi động mềm có thể giới hạn mô men đầu ra của động cơ. Điều này sẽ gây ảnh hưởng đến khả năng chịu tải và hiệu suất của động cơ trong một số ứng dụng đặc biệt.
  • Không phù hợp với một số ứng dụng: Có những ứng dụng yêu cầu khởi động trực tiếp hoặc khởi động sao tam giác để đạt được hiệu suất tốt hơn. Trong trường hợp này, khởi động mềm không phù hợp hoặc không cung cấp những tính năng tốt nhất cho các ứng dụng đó.
  • Cần kiến thức kỹ thuật cao để sử dụng: Để cài đặt và vận hành Khởi động mềm, người dùng cần phải có hiểu biết về điện và kiến thức kỹ thuật liên quan tốt. Điều này có thể là một hạn chế đối với các hệ thống không có người dùng đạt kỹ năng kỹ thuật cao trong quá trình cài đặt và vận hành.

Chọn lựa các dòng khởi động mềm

  • Đối với công suất động cơ, chúng ta sẽ lựa chọn dòng khởi động mềm phù hợp với dòng định mức.
  • Đối với tính năng và ứng dụng, chúng ta sẽ lựa chọn các dòng khởi động mềm có nhiều tính năng khác nhau.

Bài viết trên đã cung cấp những kiến thức liên quan đến khởi động mềm, bao gồm khái niệm, cấu tạo và nguyên lý hoạt động, được tổng hợp, chia sẻ một cách chi tiết. Hy vọng rằng bài viết này đã mang đến cho bạn những thông tin hữu ích.

Quý vị có thể mua hàng trực tuyến trên website của công ty A&E theo link:

https://aecom.vn/bien-tan-khoi-dong-mem

Link tham khảo cho bài viết: https://www.se.com/vn/vi/work/solutions/local/soft-starters